一種基於壓電疊堆的微位移定位機構的製作方法

2024-03-04 19:54:15 1

本實用新型涉及一種基於壓電疊堆的微位移定位機構，其屬於壓電精密緻動應用技術領域。

背景技術：
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在光通信技術的進步和廣泛應用過程中，對系統的集成化需求推動集成光學不斷發展，產生了眾多功能多樣的光路集成元件——光波導。除了集成化後帶來空間體積大大縮減到優勢外，光波導同時提高了光路對環境的抗幹擾能力，且容易實現大批量生產。因此，光波導技術的發展水平關乎光通信產業等國民經濟重要領域的發展。

典型的光波導器件有陣列波導光柵、梳狀濾波器、光分支耦合器、分波合波器、寬帶耦合器、光隔離器以及光衰減器等，這些器件在光路中實現光耦合、分路、濾波、開關、調製、放大、波長變換和波分復用等基本功能。這些器件是如今光通信產業中的重要產品，成為光網絡不可或缺的重要組成部分。除解決這些集成器件自身品質提升問題外，將光纖同這些光波導器件實現高質量連接並封裝成為提高光網絡發展的另一關鍵技術。

在光波導器件連接並封裝過程中，現在主要需要解決的問題是如何提高精度和效率，這同時也是該技術發展的趨勢。本設計的目的主要是解決高精度的要求，通過壓電疊堆的直接作用，能夠輸出較大的力，同時經過位移放大機構能夠輸出合適的位移，整體結構設計簡單，方便安裝。

技術實現要素：
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本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種基於壓電疊堆的微位移定位機構，採用壓電疊堆作為主要驅動元件，通過合理布置位移放大機構的位置，利用三角放大框架實現壓電疊堆的位移放大輸出，使得本實用新型微位移定位機構可輸出較大的位移，精度高，穩定性好。

本實用新型採用如下技術方案：一種基於壓電疊堆的微位移定位機構，包括底板以及固定連接在底板上的基體，所述基體為一體成型，基體包括環形框架、位移放大機構以及工作檯，位移放大機構與工作檯和環形框架均通過柔性鉸鏈連接，所述位移放大機構包括壓電疊堆、三角放大框架、固定柔鉸座、螺釘以及可拆卸柔鉸座，固定柔鉸座與三角放大框架為一體式，壓電疊堆放置在固定柔鉸座和可拆卸柔鉸座之間，螺釘頂緊於可拆卸柔鉸座上以實現對壓電疊堆預緊力的施加，所述壓電疊堆產生的位移通過三角放大框架放大和傳遞。

進一步地，所述位移放大機構共包括四組，其中兩組為一對X向位移機構Ⅱ，另外兩組為一對Y向位移機構Ⅰ，兩組X向位移機構Ⅱ呈90度放置，兩組Y向位移機構Ⅰ同樣呈90度放置。

進一步地，所述基體通過螺釘與底板固定連接在一起，螺釘固定的位置在環形框架與位移放大機構的連接處。

進一步地，所述環形框架的厚度大於位移放大機構和工作檯。

本實用新型具有如下有益效果：本實用新型基於壓電疊堆的微位移定位機構中的壓電元件採用壓電疊堆，輸出位移及輸出力都較大，定位精度較高，結構工作在非共振模式下，不易受環境因素幹擾；各部件結構簡單，加工難度小，連接方便。

附圖說明：

圖1為微位移定位機構的結構示意圖。

圖2為微位移定位機構基體部分的結構分解圖。

圖3為兩組位移機構的組成示意圖。

圖4為位移放大機構的結構分解圖。

圖5為位移放大機構的工作示意圖。

其中：

1-基體；2-底板；11-位移放大機構；12-工作檯；13-環形框架；Ⅰ-Y向位移機構；Ⅱ-X向位移機構；111-壓電疊堆；112-三角放大框架；113-固定柔鉸座；114-螺釘；115-可拆卸柔鉸座。

具體實施方式：

下面結合附圖對本實用新型具體實施方式做進一步說明。

如圖1至圖4所示，本實用新型基於壓電疊堆的微位移定位機構包括底板2以及固定連接在底板2上的基體1，基體1為一體成型，包括環形框架13、位移放大機構11以及工作檯12，位移放大機構11與工作檯12和環形框架13均通過柔性鉸鏈連接，環形框架13的厚度略大於位移放大機構11和工作檯12以保證後兩者在工作時不會和底板2發生接觸。基體1通過螺釘與底板2固定連接在一起，螺釘固定的位置在環形框架13與位移放大機構11的連接處，防止工作時環形框架13變形。位移放大機構11共包括四組，其中兩組為一對X向位移機構Ⅱ，另外兩組為一對Y向位移機構Ⅰ，其中兩組X向位移機構Ⅱ呈90度放置，兩組Y向位移機構Ⅰ同樣呈90度放置。位移放大機構11包括壓電疊堆111、三角放大框架112、固定柔鉸座113、螺釘114、可拆卸柔鉸座115。固定柔鉸座113與三角放大框架112為一體式，壓電疊堆111放置在固定柔鉸座113和可拆卸柔鉸座115之間，通過螺釘114頂緊可拆卸柔鉸座115實現對壓電疊堆111預緊力的施加。壓電疊堆111產生的位移通過三角放大框架112放大和傳遞。給X向位移機構Ⅱ和Y向位移機構Ⅰ中的兩組位移放大機構的壓電疊堆施加電壓，工作檯12能都實現沿X向或Y向的位移。

如圖5所示為位移放大機構的工作示意圖，壓電疊堆111沒加電壓時位移放大機構的狀態如a所示，加正向電壓後壓電疊堆111伸長，經過三角放大框架112後轉化為橫向的位移，如b所示。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護範圍。